(通用版)高考生物二轮复习专题五生物与环境热点题型9利用数学模型分析生物的数量变化关系课件

(3)退耕初期1～15年间，物种多样性指数呈上升趋势；退耕15～20年内，物种多样性 指数下降，下降的原因是_具__有__生__存__优__势__的__物__种__出__现__，__使__某__些__物__种__在__竞__争__中__被__取__代__。
解析 据表格数据可知，退耕初期1～15年间，物种多样性指数呈上升趋势；退耕 15～20年内，物种多样性指数下降，主要是由于具有生存优势的物种出现，使某些物 种在竞争中被取代。
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(1)调查该退耕地植物_不__同__物__种__的__分__层___情况，可获得群落的垂直结构。群落具有这种 特征的意义：一是_提__高__了__群__落__对__阳__光__等__环__境__资__源__的__利__用__能__力__；二是为动物创造了多 种多样的栖息空间和食物条件。
解析 群落垂直结构指在垂直方向上，大多数群落具有明显的分层现象，故调查该退 耕地植物不同物种的分层情况，可获得群落的垂直结构。群落的垂直结构提高了群落 对阳光等环境资源的利用能力，还为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件。
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(2)图2中退耕还林组发生的群落演替类型为_次__生___演替。甲、乙、丙与无机环境之间进 行碳循环的主要形式是_C__O_2_。 解析 退耕还林组是在保留原有植物种子和其他繁殖体的地方发生的演替，属于次生 演替。甲、乙、丙分别是群落演替1阶段、2阶段和3阶段的植物优势种，均为生产者。 生产者(甲、乙、丙)与无机环境之间主要以CO2的形式进行碳循环。
充裕的
√D.培养基更新时间间隔为23 h时，种群增长不会出现“J”型
增长阶段
解析 异养生物可以把有机物转化成无机物，A项正确； 随着微生物的生长繁殖，培养基中的营养物质不断减少， 代谢废物不断增加，故更换培养基的频率不同可以表示环 境资源量的不同，B项正确； 由曲线可知，a组中细菌甲在23 h前，数量增长一直很快，说明该组培养基中的营养 和空间条件一直是充裕的，C项正确； 培养基更新时间间隔为23 h时，在培养的早期，培养基中的营养和空间资源是充足的， 细菌甲种群的增长会出现“J”型增长阶段，D项错误。
专题五 生物与环境
热点题型9 利用数学模型分析生物的数量变化关系
考题示例
(2019·全国Ⅰ，6)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增 长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程 中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h，得到a、b、c三条 种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是 A.细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物 B.培养基更换频率不同，可用来表示环境资源量的不同 C.在培养到23 h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是
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(3)某片稻田及灌溉水源受到严重污染被农民弃耕后，很快就会发展到_草__本__植__物___阶 段。由于气候持续干旱，该群落演替的最终结果可能是_草__本__植__物__阶__段__或__灌__木__阶段。
解析 某片稻田及灌溉水源受到严重污染被农民弃耕后，很快就会杂草丛生，发展 到草本植物阶段。由于气候持续干旱，该群落演替的最终结果很难形成森林，最可 能发展到草本植物阶段或灌木阶段。
2.有关“数学模型”类试题的解题方法 (1)公式类：首先明确不同字母的含义，如N(包括Nt和N0)、λ等，然后再找出它们之间 的关系，最后总结归纳出相关公式。 (2)曲线或柱形图类：首先要明确横、纵坐标的含义，然后再研究不同曲线或柱形图 的变化趋势，最后总结归纳出因果关系。 (3)表格类：首先根据表格信息找出自变量和因变量，然后再研究两种变量之间的变 化，最后得出相应结论。
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(3)科研人员对林地植被的种群密度进行调查后，对阳坡的物种生态位重叠(即两个物 种在同一资源状态上的相遇频率)情况进行统计的结果如下表。根据表中数据推测， 阳坡群落物种中最可能发生竞争的是_油__松__和__刺__槐__。
种名
山桃
丁香
油松
刺槐
山桃 丁香 油松 刺槐
1 0.124 0.125 0.148
规律方法
1.数学模型 (1)概念 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。就是用来定性或定量表述生命活动规律 的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成 细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线图，基因分离定律和 自由组合定律的图表模型等
(2)特点 数学模型的特点是定性或定量描述各个变量之间的生物关系。其中，曲线图的特点 是在坐标系内描述两个或多个变量之间的定性或定量关系；柱形图是依据实验数据 在坐标系内用柱形方式表示两个或多个变量之间不连续的定量关系；饼状图通常是 利用圆饼状的图表示百分比含量；计算公式或函数式则是根据数学上的等量关系、 用字母符号建立起的变量之间的定量关系式。 (3)构建策略 数学建模是对生物学规律的高度概括和抽象表达，应树立理科意识，注意应用理科 思维，学会用数学建模思想解决生物学问题。比如：用数学上的排列组合来分析减 数分裂过程中配子的基因组成；用数学上的概率相加、相乘原理来解决一些遗传病 概率的计算问题等。
0.124 1
0.734 0.761
0.125 0.734
1 0.884
0.148 0.761 0.884
1
解析 从题表可知，阳坡群落物种中油松和刺槐在同一资源状态上的相遇频率最大， 为0.884，说明它们最可能会竞争资源和空间等。
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3.三化螟是水稻害虫，危害严重时可导致水稻颗粒无收。利用人工合成的信息素诱杀 是防治三化螟的方法之一。为了检验该方法在防治三化螟时的作用效果，科研小组 选择了两块相同的稻田进行了实验，实验组放置昆虫信息素，对照组不放置，结果 如图所示，请回答下列问题：
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(2)三化螟成虫在春季将卵产于水稻叶片上，但产卵时的温度必须达到16 ℃以上。由 此可见，_生__物__种__群__的__繁__衍__离不开信息的传递。要调查水稻叶片上三化螟虫卵的密度， 通常采用的方法是_样__方__法__。
解析 三化螟成虫在春季将卵产于水稻叶片上，但产卵时的温度必须达到16 ℃以上， 说明生物种群的繁衍离不开信息的传递。三化螟虫卵不能移动，可以采用样方法调 查水稻叶片上三化螟虫卵的密度。
题组集训 1.植被恢复是使退化生态系统恢复的关键因素和有效途径。选取黄土高原丘陵区退耕 地，用样方法调查研究不同退耕时间物种多样性指数的变化情况，结果如下表所示。 回答下列问题：
退耕时间(年) 1 5 10 15 20 25 30 35 物种多样性指数 1.41 1.75 2.46 3.04 1.36 1.27 1.18 1.36
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(1)科研人员在两组区域随机选取多块样地，收获全部植物，按照_植__被__类__型__(_或__草__物量。图1中代表未作处理组生物量的是__S_2_(填“S1”或“S2”)。
解析 由图1横坐标可知，科研人员在两组区域随机选取多块样地，收获全部植物，按 照植被类型(草本、灌木、乔木)分类后，测定生物量。实施退耕还林后，改善了当地的 生态环境，物种数量增加，生物量增大。因此，退耕还林组不同植被类型的生物量均 大于未处理组的，故图1中S1代表处理组的生物量，S2代表未处理组的生物量。
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退耕时间(年) 1 5 10 15 20 25 30 35 物种多样性指数 1.41 1.75 2.46 3.04 1.36 1.27 1.18 1.36 (2)在整个演替过程中，生产者固定的太阳能总量的变化趋势是_逐__渐__增__大__直__至__稳__定___。
解析 在整个演替过程中，生产者固定的太阳能总量的变化趋势是逐渐增大直至趋于 稳定。
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2.(2019·天津南开区模拟)某山区由于乱砍滥伐、盲目开垦，造成水土流失严重。科研 人员在该地区进行相关研究，将某区域平分为两组，一组实施退耕还林、合理开发 利用等措施，另一组仍沿用原有利用模式。十年后，对两地不同植被类型的生物量 (指某一调查时刻单位面积内现存生物的有机物总量)进行测定，获得图1所示结果。 图2中甲、乙、丙分别表示退耕还林组群落演替的三个连续阶段中，植物优势种群数 量的变化情况。据图回答：
(1)图中白色柱是_对__照__组___(填“实验组”或“对照组”)的测定结果；该防治害虫的方 法属于_生__物__防治。信息素诱杀雄性个体破坏了三化螟种群正常的_性__别__比__例___，进而 影响种群的_出__生__率__，最终达到降低害虫种群密度的目的。
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解析 三化螟是水稻害虫，会导致水稻减产，据此可判断图中白色柱是对照组的测 定结果；利用人工合成的信息素诱杀三化螟属于生物防治，信息素诱杀雄性个体破 坏了三化螟种群正常的性别比例，进而降低种群的出生率，最终达到降低害虫种群 密度的目的。